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樓梯間及其前室機械加壓送風(fēng)量計算方法分析
樓梯間及其前室機械加壓送風(fēng)量計算方法分析 前言
高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井等豎向管井,如沒有考慮防排煙措施,由于煙囪效應(yīng),在發(fā)生火災(zāi)時,將成為火勢迅速蔓延的主要途徑。高層建筑每一個水平防火分區(qū)根據(jù)人員的疏散流程,是從第一安全地帶(走廊),到第二安全地帶(樓梯間前室),到第三安全地帶(疏散樓梯),再到室外的過程。所以,防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室,應(yīng)設(shè)獨立的防排煙設(shè)施。防排煙方式可分為自然排煙、機械排煙和機械加壓送風(fēng)方式。對此,《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》做出了明確的規(guī)定。但是,對于高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風(fēng)量的計算方法,并沒有做出明確規(guī)定,各個設(shè)計院、甚至每個人對規(guī)范的理解有所不同,在計算中也可能采用了不同的設(shè)計方法,筆者也曾對同樣的工程采用不同的方法進行計算。資料表明,對防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室的正壓送風(fēng)量的計算方法統(tǒng)計起來約有二十多種,至今尚無統(tǒng)一。其原因主要是影響正壓送風(fēng)量的因素較復(fù)雜,而且各種計算公式的出發(fā)點不同,選用不同的計算公式,其結(jié)果差別較大。本文將對高層建筑防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的機械加壓送風(fēng)量的計算方法進行分析。
2、計算模型的假定條件
由于在火災(zāi)發(fā)生時,門的開啟狀況,系統(tǒng)的運行控制方式多種多樣,所以計算防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室的正壓送風(fēng)量時,首先應(yīng)該確定計算模型的假定條件。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》DB50045-95、《上海市民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2000,我們作出四個假設(shè):
(1)、任意一層著火時,當系統(tǒng)門(樓梯間開向前室、前室開向走廊的門)全閉時,正壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)保證走廊→前室或合用前室→樓梯間的壓力呈遞增分布,防煙樓梯間壓力值為40Pa至50Pa,前室或合用前室的壓力值為25Pa至30Pa.
(2)、同時打開任一模擬著火層及其上下一層的防火門,其它層的防火門均關(guān)閉,模擬火災(zāi)層各門洞處的風(fēng)速應(yīng)大于等于0.7m/s.
(3)、樓梯間采用常開風(fēng)口。
(4)、前室或合用前室采用常閉風(fēng)口。
第四個假定條件目前尚有爭論。關(guān)于前室的控制方法,目前常見的有下列三種:
(1)、前室或合用前室采用常閉風(fēng)口,火災(zāi)時只開啟著火層。
(2)、前室或合用前室采用常閉風(fēng)口,火災(zāi)時開啟著火層及其上下相鄰兩層,即開啟三層前室的風(fēng)口。
(3)、前室或合用前室采用常開風(fēng)口。我們認為當前室采用帶啟閉信號的常閉防火門時,可設(shè)常開式加壓送風(fēng)口。鑒于目前國內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量及管理制度不盡完善。因此設(shè)計時優(yōu)先考慮常閉式加壓送風(fēng)口。
3、計算基本公式的選取及參數(shù)的確定
3.1 國家規(guī)范計算方法
國家規(guī)范《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》DB50045-95第8.3.1規(guī)定,不具備自然排煙條件的防煙樓梯間、消防電梯間前室或合用前室應(yīng)設(shè)置獨立的防煙設(shè)施。其加壓送風(fēng)量應(yīng)由計算確定,或按表中規(guī)定確定,當計算值和本表不一致時,應(yīng)按兩者中較大值確定。條文說明中指出,作為計算理論依據(jù)選用兩個公式作為基本計算公式:
(1)、采用機械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室,消防電梯前室及合用前室,其加壓送風(fēng)量按照當門關(guān)閉時保持一定正壓值計算(壓差法),送風(fēng)量為
Ly=0.827f△P1/b×3600×1.25(1)
式中△P—門窗兩側(cè)的壓差值,根據(jù)加壓部位取25-50Pa
b—指數(shù),對于門縫及較大漏風(fēng)面積取2,對于窗縫取1.6
0.827—計算常數(shù)
1.25—不嚴密處附加系數(shù)
f—門窗縫隙的計算漏風(fēng)總面積,m2
(2)。采用機械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室,消防電梯及合用前室,當門開啟時,保持門洞處一定風(fēng)速所需的風(fēng)量(風(fēng)速法)
Lv=3600nFv(1+b)/a (2)
F—每個門的開啟面積,m2
v—開啟門洞處的平均風(fēng)速,取0.6-1.0m/s
a—背壓系數(shù),根據(jù)加壓間密封程度取0.6-1.0
b—漏風(fēng)附加率,取0.1-0.2
n—同時開啟門的計算數(shù)量。當建筑物為20層以下時取2,當建筑物為20層及其以上時取3.
按照壓差法和風(fēng)速法分別計算,取其較大值作為計算加壓送風(fēng)量。這種方法的出發(fā)點是采用機械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間及其前室,消防電梯前室及合用前室,當門關(guān)閉時需要保持一定的正壓值,當門開啟時需要保持一定的門洞風(fēng)速。根據(jù)兩種方法的計算結(jié)果的差值來確定泄壓閥的開啟面積。
3.2 上海規(guī)程計算方法
按照《上海市民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2000計算,加壓送風(fēng)機的送風(fēng)量應(yīng)由保持加壓部位規(guī)定正壓值所需的送風(fēng)量,門開啟時保持門洞處規(guī)定風(fēng)速所需的送風(fēng)量以及采用常閉送風(fēng)閥門的總漏風(fēng)量三部分組成。
(1)、保持加壓部位規(guī)定正壓值所需的送風(fēng)量
L1=0.827 AΔP1/n×1.25×N1×3600 (3)
A—每層電梯門及疏散門的總有效漏風(fēng)面積m2.門縫寬度:疏散門,0.002-0.004m; 電梯門0.005-0.006m.ΔP—壓力差(Pa); 樓梯間取40-50Pa,前室取25-30Pan—指數(shù),一般取2. 1.25—不嚴密處附加系數(shù)N1—漏風(fēng)門的數(shù)量,當采用常開風(fēng)口時,取樓層數(shù),當采用常閉風(fēng)口時,取1.
(2)、開啟時保持門洞處規(guī)定風(fēng)速所需的送風(fēng)量
L2=FvN2×3600 (4)
F—每層開啟門的總斷面積,m2 v—門洞斷面風(fēng)速m/s取0.7-1.2m/s N2—開啟門的數(shù)量,當采用常開風(fēng)口時,20層及以下取2,20層以上取3,當采用常閉風(fēng)口時,取1.
(3)。 采用常閉送風(fēng)閥門的總漏風(fēng)量
L3=0.083AFN3×3600 (5)
AF—每層送風(fēng)閥門的總面積。
0.083—閥門單位面積的漏風(fēng)量。
N3—漏風(fēng)閥門的數(shù)量,當采用常開風(fēng)口時,取0,當采用常閉風(fēng)口時,取樓層數(shù)。
所以,加壓送風(fēng)機的送風(fēng)量
L=L1+L2+L3 (6)
上海規(guī)程制定的理由是:因為門洞開啟時,雖然加壓送風(fēng)開門區(qū)域中的壓力會下降,但遠離門洞開啟樓層的加壓送風(fēng)區(qū)域或管井仍具有一定的壓力,存在著門縫、閥門和管道的滲漏風(fēng),使實際開啟門洞風(fēng)速達不到設(shè)計要求。因此,按保持加壓區(qū)域內(nèi)一定正壓值所需送風(fēng)量、保持該區(qū)域門洞風(fēng)速所需送風(fēng)量以及采用常閉送風(fēng)閥門的總漏風(fēng)量三部分之和計算加壓送風(fēng)量是較合理、較安全的。
3.3 兩種方法的比較
比較國家規(guī)范和上海規(guī)程,在計算樓梯間的加壓送風(fēng)量時,上海規(guī)程增加了著火時非開啟門的漏風(fēng)量,即保持加壓部位規(guī)定正壓值所需的送風(fēng)量L1.而這一點在國家規(guī)范中體現(xiàn)在漏風(fēng)附加率b和背壓系數(shù)a上。所以最終的計算值相差不大。
在計算前室或合用前室時,上海規(guī)程增加了著火時非開啟閥門的總漏風(fēng)量L3,但是在計算保持門洞風(fēng)速所需送風(fēng)量時,開啟門的數(shù)量取1.而國家規(guī)范是按照20層及以下取2,20層以上取3.這樣計算后的值相差較大,一般是按照上海規(guī)程計算出的加壓送風(fēng)量小于按照國家規(guī)范計算出的加壓送風(fēng)量。
名稱 按照國家規(guī)范計算值m3/h 按照國家規(guī)范查表值m3/h 按照上海規(guī)程計算值m3/h 按照上海規(guī)程查表值m3/h 備注
樓梯間1 31878 16000-20000 30909 16000-20000 1.每層開向前室的門2.0m×2.2m
2.本系統(tǒng)共11層
合用前室1 57380 12000-16000
乘以1.5-1.75 24462 無規(guī)定 1.每層開向商場的門1.8m×2.2m兩扇,電梯門1.3m×2.1m
2.本系統(tǒng)共14層
樓梯間2 19127 16000-20000 21394 16000-20000 1.每層開向前室的門1.2m×2.2m
2.本系統(tǒng)共11層
合用前室2 19127 12000-16000 9470 無規(guī)定 1.每層開向走道的門1.2m×2.2m,電梯門1.3m×2.1m
2.本系統(tǒng)共14層
樓梯間3 23909 16000-20000 23103 16000-20000 1.每層開向前室的門1.5m×2.2m
2.前室送風(fēng)
3.本系統(tǒng)共9層
獨立前室3 23909 12000-16000 10069 無規(guī)定 1.每層開向走道的門1.5m×2.2m
2.本系統(tǒng)共9層
樓梯間4 23909 25000-30000 23103 25000-30000 1.每層開向前室的門1.5m×2.2m
2.前室不送風(fēng)
3.本系統(tǒng)共9層
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